Test IV: Vplyv radiátorov a ventilátorov na výkon vodného chladenia

Po dlhšej odmlke sa opäť vraciam k testu vodného chladenia. Tentokrát som si na paškál vzal viacero radiátorov a testoval som vplyv otáčok rôznych druhov ventilátorov na chladiaci výkon radiátorov. Výsledky celkom prekvapia.

Úvod

Najväčšia dilema, ktorá vzniká pri stavbe vlastného „custom vodníka“ je voľba radiátorov, ktorá je dokonca limitovaná možnosťami skrinky. V tomto teste si ukážeme, či je skutočne markantný rozdiel medzi radiátormi.

Spoločnosť Alphacool nám poskytla celkom 5 radiátorov rôznych druhov a veľkostí. Spoločnosť Noctua nám zase dodala štvoricu rozdielnych ventilátorov. Do testu budeme potrebovať 120 aj 140 milimetrové verzie. Odmeriame taktiež vplyv push/pull vs push vs pull zapojenia.

Čo sme teda testovali?

Zostava je postavená na platforme HEDT, ktorú Intel predstavuje ako úplný High-end pre desktop. Poďme si ju teda ešte opätovne predstaviť.

Motorom zostavy je najlacnejší 6-jadrový procesor (12 vláknový) Intel Core i7 – 5820K, teda výkonný zástupca rady Haswell-E, pričom je postavený na 22nm Intel Tri-Gate High-K procese. Procesor má základný takt len 3,3GHz. Cache úrovne L3 má veľkosť 15MB. Recenziu procesora si môžete prečítať tu. Pre testovacie účely bol takt procesora v závislosti od testu zvýšený od 4000 MHz až po 4800 MHz. Pri takejto frekvencii je spotreba procesora viac než 230W. TDP tak bude bez problémov atakovať 250W. Prejdime k prvému testu. Pre pochopenie, teploty procesora chápem ako najvyššiu teplotu najteplejšieho (defektného jadra), v mojom prípade Core 2. Priemerné teploty Tcase alebo všetkých jadier nezohľadnia reálnu situáciu, v prípade, že dochádza k throttleniu.

Testovanie

Prvý test nám ukazuje aký vplyv majú ventilátory na najbežnejšie predávaný radiátor so šírkou XT45. Veľmi podobné výsledky bude podávať aj 360 či 480mm verzia. Všeobecne platí, že pri ventilátoroch s veľkým statickým tlakom sa dajú dosiahnuť dobré výsledky už pri nízkych otáčkach. Industriálne ventilátory NF-A14 PPC-2000 PWM majú jeden problém, s ktorým som sa stretol aj pri testovaní. Pri nízkom napätí sa nerozbehnú alebo sa dokonca vypínajú. Spodnú hranicu, kde som dokázal pomocou Y-spojky udržať ventilátory sa objavila pri 600 rpm. Výkon ventilátorov je približne do 800 otáčok podobný, následne sa láme v prospech zapojenia push. Chcem ale upozorniť, že výsledný chladiaci efekt môže záležať aj od toho, či je radiátor umiestnení vpredu skrinky alebo zhora. Pri zapojení push/pull vo všeobecnosti platí, že ušetríte asi 2-3°C, je možné teda znížiť otáčky.

Nemilo prekvapil ventilátor z rady Redux, ktorý má nižší statický tlak. Rozdiel od industriálnych ventilátorov NF-A14 PPC-2000 PWM je bez problémov aj 5°C. Narážame tu na jednu zaujímavosť. Redux je tichý až do 1200 otáčok, čo sa nedá povedať o industriálnej verzii NF-A14 PPC-2000 PWM.

Test pri 4500MHz, 1.25V:

Zaujímavý je výsledok pri pasívnom chladení. Najlepší výsledok som očakával pri radiátore 280mm X-Flow, kedy je prúd vody pretláčaný naprieč celým radiátorom diagonálne. Tento radiátor je na vodné chladenie bez ventilátorov absolútne nevhodný. Ako asi môžete predpokladať v teste dominovali dlhé „rady“ alebo ich „tlsté“ náprotivky. Všeobecne môžem povedať, že na pasívne chladenie sa mi najlepšie javí 360XT45 alebo 280UT60. Druhý menovaný ale musí byť 100% odvzdušnený, čo býva bez kvalitnej a silnej pumpy skrátka problém.

Ďalší graf nám zase ukazuje, že teplota vody nie je všetko. S výnimkou 280UT60 boli teploty všetkých radiátorov takmer identické. Teplota procesora bude tak závisieť, čo som už dokázal aj v minulom teste, od rýchlosti prietoku vody, resp. pumpy. Ideálne je presne otestovať vplyv rýchlosti prietoku na výsledok chladenia. V minulom teste mi jednoznačne vychádzalo, že vyššie otáčky pumpy, poskytli nižšie teploty. Výsledky sa však u vás doma môžu jemne líšiť.

Ďalší test je zaujímavý a ukazuje rozdiel medzi pasívnym chladením a chladením pri 1500rpm za použitia NF-A14, resp. NF-F12. Najväčší problém, s ktorým sa v tomto prípade stretnete je to, že pri hrubých radiátoroch pri nízkych otáčkach alebo ventilátoroch s malým statickým tlakom nepretlačíte vzduch naprieč „radu“, ale vzduch sa rozptyľuje v radiátore alebo priamo vo ventilátore (vzniká vír vzduchu). Toto je celkom zásadný problém a má negatívny vplyv na výkon chladenia. Obrovský problém radiátorov akým je 280UT60 je aj samotné odvzdušnenie, ktoré môže mať ďalší negatívny vplyv na chladenie. Opätovne zdôrazňujem, že výsledok môže byť odlišný od umiestnenia radu. Každopádne radiátory UT60 na iné ako pasívne chladenie neodporúčam. Ak budete chcieť lepší výkon než v prípade XT45 či ST30 verzií, budete musieť zvýšiť statický tlak, čo znamená aj hlučnosť ventilátorov. Vplyv na výkon má jednoznačne aj množstvo chladiacej tekutiny v systéme. Väčší objem = nižšie teploty.

V ďalšom teste som porovnal dvojicu obľúbených radiátorov, jeden s hrúbkou 45mm a druhý s hrúbkou 30mm. Ako sa už môžete domnievať, výrazne lepšie výsledky podávajú na rovnakých otáčkach industriálne modely NF-A14 Industrial PPC. V prípade tenkého radiátora nie je rozdiel markantný. Priam ohromný rozdiel je merateľný pri XT45, ventilátor s menším statickým tlakom má obrovský problém dostať vzduch von z prostredia radiátora. Obyčajné ventilátory NF F12 PWM majú skoro lineárnu krivku so zvyšujúcimi sa otáčkami. Pri NF-A14 Industrial PPC ale zisťujem problém kedy vysoký statický tlak a veľký prietok vzduchu od 1800 otáčok má negatívny efekt a vytláča vzduch mimo radiátor (hlavne pri verzii XT45). Odporúčam radšej použiť ventilátory s menším statickým tlakom alebo zredukovať otáčky.

Záver

Niektoré výsledky pri meraní radiátorov a ventilátorov ma celkom prekvapili a v ďalších testoch sa chcem bližšie pozrieť na problematiku statického tlaku. Taktiež ma zaujíma, či má na výkon radiátorov vplyv aj umiestnenie vstupu s teplotu vodou a výstupu so studenou vodou. Z merania môžete vidieť, že najhrubší radiátor vždy neznamená najväčší výkon a je vhodné radšej voliť užšie radiátory, kde nie je potrebný výrazný statický tlak ventilátorov. Zapojenie push/pull pomôže znížiť otáčky, inak pomáha zraziť teplotu asi o 2-2,5°C.  Môj jednoznačný favorit z testu je 360ST30. Zaujímavé môže byť ešte zapojenie 2 alebo 3 radiátorov do série s nízkymi otáčkami. Umiestnenie radiátorov push alebo pull má na výkon jednoznačne vplyv, avšak záleží hlavne od skrinky. V prípade umiestnenia vpredu je vhodné vháňať studený vzduch naprieč radiátoru. Ak umiestnite radiátor nahor, jednoznačne odporúčame metódu výtlaku vzduchu, teda pull. Tento fakt je podložiteľný aj fyzikou, kedy sa bude teplý vzduch tlačiť nahor.